中国地质大学（北京）流体力学多功能实验台（第二次）竞争性磋商

在轴手性化合物不对称构建研究方面的重要研究进展：由于轴手性化合物是不对称催化反应的常用催化剂，广泛应用于不对称催化反应中，这些轴手性化合物的不对称合成一直是此领域的研究热点之一。刘心元、谭斌课题组成功实现了在手性磷酸催化下利用Hantzsch酯不对称还原现场生成的亚胺来动力学拆分连萘胺。这样一来，就能高效、高立体选择性地合成重要用途的手性连萘胺。

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河海大学海洋学院王喜冬教授团队在海盆-跨海盆尺度海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理、盐度障碍层变化机理及其对海气相互作用的影响、卫星海洋遥感数据重构海洋三维温盐场等研究方面取得新进展。 热带气旋强度尤其是迅速强化的预报是限制热带气旋预报水平的一个瓶颈，是热带气旋预报中面临的最具挑战的难题之一，课题组研究生开展了海盆-跨海盆尺度的海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理研究。基于观测和数值模拟试验，发现冬季ENSO通过影响沃克环流和罗斯贝波列的传播调制次年夏季北大西洋大气海洋热力和动力环境，进而影响北大西洋热带气旋的数量和强度等。该研究成果强调了赤道东太平洋冬季海温异常季节持续性效应对北大西洋热带气旋活动的重要性，为提高热带气旋气候预测能力提供了新的思路（Quan等，2019）；同时，也发现在夏季风后的孟加拉湾，与ENSO相关的赤道东太平洋的海温异常诱导了沃克环流和罗斯贝波列的变异，导致北印度洋热带和热带外的大气和海洋状态形成偶极子状异常结构，继而诱导了热带气旋生成位置的南北振荡，伴随热带气旋生成位置的变化，热带气旋的强度也随之发生显著的变化（Fan等，2019）。 印太暖池是引起全球气候变化最为敏感的海域之一，大量的降雨在印太暖池近表层形成强的盐度层结，诱导障碍层的发生，从而影响海气相互作用，深入研究印太暖池盐度障碍层变异规律及其控制机理对提高极端天气和气候事件的预测水平具有重要的科学意义。课题组成员提出了控制孟加拉湾障碍层年代际变化的机制，发现PDO通过影响沃克环流的年代际变化间接地调控孟加拉湾障碍层的年代际变化，而赤道印度洋罗斯贝波和孟加拉湾沿岸开尔文波在年代际尺度上对障碍层的变异影响较小；动力学分析显示，淡水通量引起的卷挟和平流过程主导了孟加拉湾北部海域障碍层的年代际变化，而淡水通量和海表热通量诱导的卷挟过程主导了孟加拉湾南部海域障碍层的年代际变化（Pang等，2019）。另外，还发现孟加拉湾北部深厚的障碍层对近二十年季风后孟加拉湾热带强化率的变化有重要影响，显著地促进了强化率的增加，这主要是因为近二十年热带气旋轨迹向东北方向发生了偏移，孟加拉湾北部深厚的障碍层限制了热带气旋诱导的海面冷却，进而促进了热带气旋的强化（Fan等，2020）。 卫星遥感可以提供高时空分辨率的海表观测数据，特别是微波遥感即使在热带气旋期间也能获得大量的观测数据。然而，卫星观测资料只能提供海洋表层信息，如何有效地同化卫星遥感资料从而获得上层海洋热盐结构是海洋数据同化领域中亟需解决的前沿难题。课题组根据不同海区的动力学特征，基于表面强迫准地转理论，从动力映射角度建立了海洋表层与次表层之间的关系模型，该技术可利用实时的卫观测海表温度、海表盐度和海面高度资料，快速地估计三维温度、盐度、密度和流速等海洋状态（Chen等，2020）。

能源与环境问题是目前人类面临的两个重大危机，也是科研工作者关注的重点领域。钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率和良好的工业应用前景等特点，被认为是一种拥有巨大解决能源问题潜力的光伏器件。但其电池效率衰减(稳定性)等问题是其走向工业化应用急待解决的课题。现行钙钛矿电池比较普遍使用的空穴传输材料是一种比较昂贵的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)，需要通过掺杂锂盐以提高电池的性能，但这同时加剧了钙钛矿电池的不稳定性。所以一直以来研究人员希望寻找更加廉价和稳定的空穴传输材料来替代传统材料。 酞菁铜是一种具有优异光电特性的廉价小分子半导体材料。但其有机溶解性比较差，不利于廉价液相工艺规模制备光电器件。许宗祥课题组从分子设计层面出发，开发八甲基取代的酞菁铜并制备纳米材料，通过酞菁纳米材料与廉价商业化的高分子材料聚噻吩复合，开发出了具备更高载流子迁移速率及环境稳定性的空穴传输材料，实现溶液法制备出光电转换效率为16.61%的钙钛矿太阳能电池，效率高于传统商业化的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)。同时器件的稳定性大幅度提高。

技术人才：高分子材料与工程专业；材料化学专业；应用化学专业

山东大学晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队通过自主设计的“微爆炸法”获得了无氧化MXene-Ti3C2Tx量子点，首次提出可将此类二维结构钛基晶体材料用于肿瘤治疗，并与刘宏教授团队合作发现其具有较强的类芬顿反应特性，在抗肿瘤实验中效果显著，从而实现了更高效、更安全的纳米催化治疗方式。相关结果以“Nonoxidized MXene Quantum Dots Prepared by Microexplosion Method for Cancer Catalytic Therapy”为题，发表在材料类权威期刊Advanced Functional Materials（IF=15.621）上，陶绪堂教授和刘宏教授为通讯作者，晶体所博士研究生李雪松和刘锋为共同第一作者，山东大学为独立完成单位。 对于肿瘤治疗，传统的化学、物理疗法都存在严重的副作用，限制了其在实际临床治疗中的应用。最近，基于特殊的肿瘤微环境，利用肿瘤内部催化反应的纳米催化治疗成为前沿且备受关注。其中，研究最为广泛的铁基纳米催化剂可特异性响应肿瘤的弱酸性细胞微环境，释放Fe2+并引发芬顿反应，产生•OH自由基以触发细胞凋亡，从而抑制肿瘤。然而，在弱酸性肿瘤环境中，Fe2+催化的芬顿反应速率较低，导致•OH自由基形成缓慢。此外，众多抗肿瘤复合纳米制剂的潜在毒性值得关注。因此，寻找更高催化活性和更安全的纳米制剂是人们一直追求的目标。晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队与刘宏教授团队合作发现所制备的钛基无氧化MXene-Ti3C2Tx量子点具有较强的类芬顿反应特性，其对正常细胞和组织器官均表现良好的生物相容性，并对宫颈癌和乳腺癌均有强烈的杀伤能力，体现出优异的抗肿瘤效果。这种以钛基类芬顿反应为基础的肿瘤治疗方式潜力巨大，为实现肿瘤的高效、精准治疗提供了一条新的探索途径。